Patent DE-102018209594-B4 (DE)
Title: Verfahren und System für Lastschätzung und Schwerkraftausgleich auf einem Roboterarm
Inventor: JIAN JIA-HUEI
IPC: B25J9/16
Filed: 2018-06-14
Granted: 2020-10-29
Abstract: Ein Verfahren für Lastschätzung und Schwerkraftausgleich auf einem Roboterarm (2), wobei das Verfahren durch ein Lastschätzungs- und Schwerkraftausgleichssystem implementiert werden soll, wobei der Roboterarm (2) zumindest ein Gelenk (21) und ein Treibermodul (22) umfasst, das auf dem zumindest einen Gelenk (21) eingebaut ist, wobei das Lastschätzungs- und Schwerkraftausgleichssystem einen Signalprozessor (3), der mit dem Treibermodul (22) gekoppelt ist, ein Lastschätzungsmodul (4), das dem zumindest einen Gelenk (21) entspricht und das mit dem Signalprozessor (3) gekoppelt ist, und ein Schwerkraftausgleichsmodul (5) umfasst, das mit dem Lastschätzungsmodul (4) gekoppelt ist, wobei das Lastschätzungsmodul (4) eine Schwerkraftmodulkorrektureinheit (41), eine virtuelle Roboterarmeinheit (42) und eine Rechenkomponente (43) umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:Betreiben des Treibermoduls (22) in einem Bedienungsmodus, um den Roboterarm (2) zu einer ersten Position zu bewegen, und Schalten des Treibermoduls (22) zu einem Ortssteuermodus, wobei der Roboterarm (2) in der ersten Position einer Stromlast ausgesetzt wird;Empfangen eines ersten Drehmomentsignals und eines ersten Gelenkwinkels, die durch das Treibermodul (22) ausgegeben werden, in dem Ortssteuermodus, wobei das erste Drehmomentsignal der Stromlast zugeordnet wird, wobei der erste Gelenkwinkel dem Gelenk (21) in der ersten Position zugeordnet wird;auf Empfang des ersten Drehmomentsignals hin, Umwandeln, durch den Signalprozessor (3), des ersten Drehmomentsignals in einen ersten Drehmomentwert;auf Empfang des ersten Drehmomentwerts hin, Erzeugen, durch die Schwerkraftmodulkorrektureinheit (41), eines Satzes von Korrekturparametern;auf Empfang des Satzes von Korrekturparametern und des ersten Gelenkwinkels hin, Erzeugen, durch die virtuelle Roboterarmeinheit (42), eines Leerlast-Drehmomentwerts und eines Höchstlast-Drehmomentwerts;Ändern der Last, der der Roboterarm (2) ausgesetzt ist, zu einer unbekannten Last;Empfangen eines zweiten Drehmomentsignals, das durch das Treibermodul (22) ausgegeben wird, wobei das zweite Drehmomentsignal der unbekannten Last zugeordnet wird;auf Empfang des zweiten Drehmomentsignals hin, Umwandeln, durch den Signalprozessor (3), des zweiten Drehmomentsignals in einen zweiten Drehmomentwert;Schätzen, durch die Rechenkomponente (43), eines geschätzten Lastwerts der unbekannten Last auf Basis des ersten Drehmomentwerts, des Leerlast-Drehmomentwerts, des Höchstlast-Drehmomentwerts und des zweiten Drehmomentwerts;Schalten des Treibermoduls (22) zu einem Drehmomentsteuermodus und Bewegen des Roboterarms (2) zu einer zweiten Position;Empfangen eines zweiten Gelenkwinkels, der durch das Treibermodul (22) ausgegeben wird, wobei der zweite Gelenkwinkel der zweiten Position zugeordnet wird; undErzeugen, durch das Schwerkraftausgleichsmodul (5), eines Ausgleichsdrehmomentwerts auf Basis des geschätzten Lastwerts und des zweiten Gelenkwinkels und Ausgeben des Ausgleichsdrehmomentwerts an das Treibermodul (22),wobei der Schritt des Schätzens eines geschätzten Lastwerts ein Erhalten einer Lastdifferenz zwischen der unbekannten Last und der Stromlast und ein Schätzen des geschätzten Lastwerts umfasst, indem die Stromlast und die Lastdifferenz addiert werden, undwobei der Roboterarm (2) zumindest zwei Verbindungsstangen umfasst, die miteinander durch das zumindest eine Gelenk (21) verbunden sind, wobei der Schritt des Erzeugens eines Ausgleichsdrehmomentwerts ein Berechnen des Ausgleichsdrehmomentwerts umfasst, das ferner auf einer Achsenrichtung einer Abtriebswelle des zumindest einen Gelenks (21), eines Gewichts jeder der Verbindungsstangen und einer Position eines Schwerpunkts jeder der Verbindungsstangen basiert.